Påvisning og forbedring af gamma-oscillationsabnormiteter ved blast-relateret hjerneskade (DAGABBI)

Veteraner fra nylige konflikter har oplevet alvorlige kognitive og følelsesmæssige problemer som følge af eksponering for eksplosioner. Nyligt arbejde tyder på, at en kritisk faktor i følgevirkningerne af eksplosionseksponering er afstanden fra eksplosionen snarere end tilstedeværelsen eller fraværet af hjernerystelsessymptomer. Eksponering for eksplosioner fra en afstand på <10 m er blevet forbundet med signifikant større kognitive og neurale forstyrrelser end eksponering for eksplosioner fra >10 m. De neurale korrelater af blast-relateret hjerneskade er dårligt forstået, da denne type hjerneskade hidtil har fået lidt forskningsfokus. Efterforskerne foreslår at bruge oscillationer i gammabåndet (30-100 Hz) af elektroencefalogrammet (EEG) til at detektere og afhjælpe neurale kredsløbsdysfunktion relateret til blastskade hos veteraner. Gammabåndsoscillationer har vist sig at være involveret i flere hjernefunktioner, herunder visuel perception, selektiv opmærksomhed, arbejdshukommelse, langtidshukommelse og motorisk kontrol. Nylige undersøgelser i dyremodeller har forbundet virkningerne af traumatisk hjerneskade med parvalbumin-udtrykkende (PV+) hæmmende interneuroner, som er et kritisk element i det kortikale kredsløb, der genererer gamma-oscillationer. PV+ interneuron dysfunktion er forbundet med underskud i fremkaldte gammaoscillationer og øget kraft af bredbånds gamma "støj", såvel som kognitive underskud. Det er også for nylig blevet vist, at stimulering af PV+ interneuroner med mønstrede stimuli i gammabåndet kan forbedre funktionen af ​​disse interneuroner såvel som kognitiv funktion i dyremodeller af neuropsykiatriske lidelser. Derfor mener efterforskerne, at gamma-oscillationer og stimulering giver lovende mål for undersøgelser hos veteraner, der lider af blast-relateret hjerneskade. Efterforskerne vil undersøge gammabåndsaktivitet og -stimulering hos 50 veteraner, som vil blive rekrutteret fra deltagerpuljen i VA Translational Research Center for TBI og Stress Disorders (TRACTS) ved VA Boston Healthcare System.

• Formål 1: At vurdere, om fremkaldte gammaunderskud og øget gammastøj er til stede hos individer, der er udsat for tætte (<10 m) vs. Fjern (>10 m) eksplosioner. Efterforskerne forudser, at fremkaldt gamma vil blive reduceret i effekt- og fasesynkronisering, mens gammastøj vil blive øget i effekt, i Close sammenlignet med Far blast-grupper.
• Formål 2: At bestemme om gammaoscillationsabnormiteter forbundet med tæt blasteksponering kan afhjælpes ved ikke-invasiv mønstret sensorisk stimulation i gammabåndet. Efterforskerne vil administrere 6 minutters auditiv steady-state stimulering ved 40 Hz. Forskerne forudsiger, at gammakonditionering vil øge fremkaldte gammaoscillationer fremkaldt af toner ved den konditionerede vs. ubetingede frekvens, mens gammastøj vil blive reduceret. Disse effekter vil være større i Close sammenlignet med Far blast-grupperne.

Dette projekt har også 2 undersøgende mål:

• 1) For at undersøge om hviletilstand delta-bånd (1-4 Hz) EEG-effekt er øget i tæt i forhold til fjern blast eksponeringsgrupper, da delta-styrke er øget hos individer, der har oplevet mild traumatisk hjerneskade sammenlignet med raske kontroller.
• 2) Da blasteksponering er forbundet med underskud af hvidt stof, og PV+ interneuron axoner er myeliniserede, vil efterforskerne undersøge, om gamma-abnormiteter er korreleret med underskud af hvidt stof som vurderet ved diffusion tensor imaging (DTI) målinger i den auditive cortex, tilgængelig fra TRACTS database.

Sammenfattende søger dette projekt at fremme forståelsen af ​​virkningerne af eksplosioner på hjernefunktionen hos veteraner ved at undersøge virkningerne af eksplosionseksponering på de neurale kredsløb, der genererer gamma-oscillationer, og ved at teste, om en ny type ikke-invasiv hjernestimulering kan forbedre hjernefunktionen hos veteraner udsat for eksplosioner. Hvis det lykkes, kan dette projekt føre til nye tilgange til at opdage og afhjælpe virkningerne af eksplosionseksponering på veteraner og hjælpe med deres funktionelle genopretning.